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固体炸药的磁驱动准等熵压缩实验研究

1引言传统的冲击压缩加载使炸药在很短时间、很低压力范围就会发生强烈的化学反应,使得在验证和校核爆轰理论模型和本构关系时缺乏较宽压力范围内未反应炸药的动态压缩力学特性的实验数据的支持。而准等熵压缩加载可改善这种状况,其加载压力平滑上升,加载过程时间达数百纳秒甚至微秒,样品熵增和温升较低,对热点形成有抑制作用[1],拓宽了炸药未发生明显反应的压力上限,可为爆轰理论的研究提供更为精确的实验数据。未反应高能炸药(含能材料)的准等熵压缩特性实验研究几乎与磁驱动准等熵压缩技术研究同步发展。1999年,美国Sandia实验室的研究人员在Z装置上首次实现了磁驱动准等熵压缩一维平面加载技术[2],该装置储能可达11.6 MJ,电流峰值20 MA、上升时间100~300 ns的电流脉冲,能在样品中产生压力幅值达数百吉帕的平滑上升的压力波。2000年开始,他们与Livermore实验室、Los Alamos实验室的研究人员联合在Z机器上开展了大量的P...  (本文共6页) 阅读全文>>

中国工程物理研究院
中国工程物理研究院

高能炸药的磁驱动准等熵压缩特性研究

动载荷下未反应炸药的动力学响应特性对于研究炸药的起爆机理和化爆安全性具有重要意义。固体炸药是一种蕴含高能量的亚稳态物质,遇外界刺激达到一定阈值就会发生强烈化学反应。磁驱动准等熵压缩加载技术作为介于准静态压缩与冲击压缩之间的新颖的加载技术,由于加载压力平滑,加载过程熵增小、温升低等优点,能在比冲击压力更高的载荷范围内,研究未反应炸药的动力学特性。本文基于磁驱动准等熵压缩实验技术,利用激光位移干涉测量技术,结合加载区电极和样品的优化设计,实现了较宽压力范围内未反应固体炸药的准等熵压缩加载。具体研究内容和结果如下:1、基于简单波的特征线分析方法,计算得到了准等熵压缩下1.5mm和2mm厚炸药样品中不形成冲击波的最优化加载压力波形,结合实验装置CQ-1.5的放电波形,研究了实现未反应炸药准等熵压缩加载的驱动电极和样品的尺寸参数。2、基于磁驱动实验装置CQ-1.5和激光干涉测速装置DPS,实现了未反应炸药JO-9159和JOB-9003的...  (本文共81页) 本文目录 | 阅读全文>>

《兵工学报》2010年08期
兵工学报

激光驱动准等熵压缩实验研究

动高压尤其是高应变率加载条件下材料的力学性质和响应、物态方程和材料的高压相变是目前高能量密度物理研究的前沿问题,而高应变率加载手段和实验测试方法则是进行这方面研究的重点和难点[1-2]。动高压加载通常有2种形式,即冲击压缩和准等熵压缩。冲击压缩方法很长时间以来都是动高压加载的主要方式,但是其局限性却变得越来越明显,尤其是在超高压条件下物态方程的研究,冲击Hugoniot与冲击熔化线相交,使得材料发生相变,给物态方程测量带来的不确定性。准等熵压缩[3-9]单次实验就能得到较大压力范围内的压缩线,由于温升很低,材料不会发生熔化和气化现象,同时与冲击压缩相比可以在相同压力下得到更大的压缩比,这一点在高能量密度物理研究中更具吸引力。目前实现准等熵压缩的方法有斜波发生器法、阻抗梯度飞片法、爆轰真空腔加载和磁压加载方法[10-21]。与它们相比,激光驱动的准等熵压缩技术最突出的特点[8-9,22-33]:1)可以在数十纳秒时间内将样品准等熵...  (本文共6页) 阅读全文>>

《激光技术》2010年02期
激光技术

激光驱动的1维准等熵压缩数值计算

引言 材料在冲击压缩后密度只能提高4倍,而等嫡压缩过程密度可以提高到250倍[’〕,因此,等嫡压缩被认为是实现激光核聚变快点火的重要条件。传统的冲击波压缩材料也能达到几个ro”Pa量级的纵向压力,由于冲击波在材料中产生温度的突变,会引起样品的融化。在铝样品中1.4xl0”Pa冲击波压力产生的温度在4000K以上,这样的温度足以融化样品[2〕。等嫡压缩过程不仅可以提高压缩倍数,还可以控制温度的增加,避免材料的融化。许多技术被发展来探索等嫡压缩,例如电流缓慢上升产生的磁压装载〔’碑」,气枪装置的飞片撞击方式〔’石〕,高爆炸(high。xplosi。。,HE)化学能量驱动的压缩{7一‘{,这些实验过程的时间尺度从几百个纳秒到几个微秒。激光驱动的等嫡压缩实验(isen-tropic compress eXperiment,ICE)的装载时间是几十个纳秒,原则上,通过对激光的整形可以实现等嫡压缩〔9一,“」。激光驱动的准等嫡压缩的实验研究...  (本文共4页) 阅读全文>>

《物理学报》2018年04期
物理学报

基于神光Ⅲ原型装置开展的激光直接驱动准等熵压缩研究进展

1引言准等熵压缩是一种高效的材料动态压缩手段,其加载速率低,产生的熵增小,可以在材料中实现高压且相对低温的物质状态.该研究内容在武器物理、激光惯性约束聚变、天体物理等研究方向中均有重要应用[1-6].例如,激光惯性约束聚变中聚变材料的压缩过程即为准等熵压缩过程[6].目前,利用冲击压缩可以实现这样的超高压强,但会产生剧烈温升,只有准等熵压缩可以实现这种超高压且相对低温的物质状态.只要人们掌握了有力的准等熵压缩工具,即有望在实验室创造出行星的内部状态,开展星体特性的细致研究工作.在该研究领域,在几十年的时间里研究者先后发展出了电磁脉冲加载[7,8]、化爆[9]、气炮加载阻抗梯度飞片等[10]加载方法.但这些方法目前实现的最高准等熵压缩压强仅为几百GPa[11],一直难以获得显著突破.近年来,世界大国在激光整形方面都取得了巨大进步,已可以实现对激光脉冲波形的任意整形.这给准等熵压缩研究带来了前所未有的发展机遇,使得整形激光驱动准等熵...  (本文共10页) 阅读全文>>

《强激光与粒子束》2016年05期
强激光与粒子束

聚龙一号装置上铜的准等熵压缩线测量实验研究

随着近年来脉冲功率技术的长足进步,以此发展起来的磁驱动加载技术日益成熟。磁驱动加载技术作为介于准静态加载和冲击加载的新型实验手段,可用于开展材料物性参数和动力学特性研究。实验中,装置将强流脉冲汇聚到两个平行的阴阳极电极板上,阴阳极通过短路帽相连,电流相向流经阴阳极的内侧表面,形成磁压力,从而加载电极上的样品,开展材料动力学特性研究。磁驱动平面加载实验中,理想情况下电极温升较小,并且电极内的磁压力能在样品内形成很高压力,或形成高速飞片冲击靶样品形成较高压力。根据文献[1]中的相关分析,需要材料有较小的密度、声阻抗和电阻率及较大的爆炸作用量。铝和铜因其较小的电阻率和良好的延展性等优点,成为目前实验中常用的电极材料。铜作为典型的过渡金属,现有状态方程数据也比较全,为验证和发展现有的准等熵加载实验技术,开展其准等熵压缩线测量对于加深和发展现在的磁驱动技术都很有帮助。本文详细介绍了聚龙一号装置上开展的铜的准等熵压缩线测量实验研究的实验方法...  (本文共6页) 阅读全文>>

《高压物理学报》2014年06期
高压物理学报

电磁驱动45钢准等熵压缩的实验研究

1引言等熵压缩是研究材料偏离Hugoniot(off-Hugoniot)性质的一种重要加载手段,其实验材料的温升较小、压缩程度较高,对于高能量密度物理和武器物理的基础研究有重要意义。等熵压缩是一个压力缓慢变化的过程,加载速率较低,靶内温升较小,材料的物理力学参量的变化主要由压力因素决定。因此,对材料进行等熵压缩,基本上可以解耦温度和压力因素对相关物理力学参量的影响,是深入细致地研究材料在动载荷下的响应特性、高压物态方程、高压本构方程和高压物性的重要技术手段[1-2]。在已有的众多准等熵加载技术中,磁驱动准等熵加载技术既能将样品材料压缩到较高的压力水平,又能保持较高的等熵程度,具有准等熵程度高、压力范围大、实验材料种类多、效费比高等特点[3]。目前,磁驱动准等熵加载技术能达到数百吉帕的等熵压力,已成为国外各个核武器物理实验室的研究前沿和热点[4-5],在武器相关材料性质和数据库的精密研究方面有广阔的应用前景。本工作利用流体物理研究...  (本文共4页) 阅读全文>>